这些缺陷具有普遍性，但精确建模表示是不可能的，一 些缺陷，如灰尘或表面杂质等，具有局部影响效果。
2. 模拟故障机理和故障模型
如果灰尘较大使线条断裂，则为硬故障。图示腐蚀故障 属于软故障，导致线条变细，可靠性下降。
2. 模拟故障机理和故障模型
硬故障 “硬故障”明显地改变了电路的工作状态，例如下图中 的“开路”、“短路”、“多余器件”和“丢失器件”等。
3 4
5 6 7 8
开环增益 压摆率
单位增益能量响应 单位增益最小信号响应 过载恢复率 输入偏置电流
11 12
13 14 15 16
输入阻抗 电源灵敏度
共模反射 输入端最大电压 最大共模电压 温度漂移率
3. 模拟电路的测试

3. 模拟电路的测试
单位增益带宽的测量 单位增益带宽ft指的是开环增益为1时所对应的频率，也 叫“增益-带宽积”，对于一级运放 ft = Ao f3dB ft也被称为“小信号单位增益带宽”，信号放大未失真。
1. 模拟电路特性
没有合适的故障模型 对于数字电路，可以基于单故障假设提取若干故障模型 。对于模拟电路，没有简单有效的故障模型，不可能建立起 一个适用于所有电路和应用的模型。就算是同一种电路，主 要参数也可能不同。
需要精确测量
对于模拟信号的测量，某一个参数在被测量前，必须先 清楚它的精度，然后选用精度更高的仪器进行测量，例如一 个电压调节器，其输出电压精度为三位办，对它的测量就必 须选用四位以上精度的电压计进行测量。另外，模拟信号还 涉及到时域和频域，当测量电压、电流、振荡的时候，在时 域进行测量；而当测量频谱、网络参数时，就必须在频域进 行测量，所以就增加了侧量的成本和时间。
第八单元 模拟集成电路测试基础
第八单元 模拟集成电路测试基础
1. 模拟电路特性2.来自模拟故障机理和故障模型3. 模拟电路的测试
1. 模拟电路特性
在SoC时代 ，模拟电路所占比例越来越少，但其设计、 工艺和测试均逐渐变成整个系统最难的部分，需要一些特殊 的测试方法。 数字集成电路可用相同的基本模块搭建各种电路，而模 拟集成电路则对不同应用采用相对应的电路结构，如音频放 大电路具有高分辨率和低带宽、视频放大电路具有低分辨率 和高带宽。因此，不同的电路需要不同的测试方法。

在频域内基波的幅度就是最大输出幅度。
3. 模拟电路的测试
频率响应测量 频率响应通常用网络和频谱分析仪进行测量。四种基本 的滤波器如下所示：
实际带通滤波器频率转换函数如下所示
3. 模拟电路的测试

3. 模拟电路的测试
多谐测试信号
如果所有取样点均位于上下限之间，则测试通过。
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
最大输出幅度测量 最大输出幅度，也称为最大摆幅，是指未发生失真的输 出波形的最大幅度。 最直接的方式是通过缓慢增加输入波形幅度直到输出失 真，但这种方法太费时间，因为需要不断重复进行测量最准 确的点，另外还要失真仪进行实际测量。 用DSP方法更方便
3. 模拟电路的测试
测量步骤如下： • 用一个大输入正弦波，通常为1 kHz频率，加载输入端 • 用数字化仪对输出波形数字化 • 快速傅里叶变换（FFT）将时域响应波形转换到频域
3. 模拟电路的测试
模拟电路测试方法 模拟电路测试可以分为两大类：参数化测试和波形化测 试。 参数化测试时测试对应芯片数据表中列举出来的所有参 数，从而决定该芯片是好是坏。
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
波形化测试是给定输入波形，然后根据响应波形中的特 殊参数进行测量，从而确定待测器件是否正常工作。
1. 模拟电路特性
模拟电路的一些关键特性如下： • 信号具有连续性 • 电路品种多 • 非线性特性
• 反馈不明确
• 复杂的因果关系 • 没有合适的故障模型 • 需要精确测量
1. 模拟电路特性
信号具有连续性
在数字环境中，有用的信号是逻辑高电压VH和逻辑低电 压VL，上升时间tLH和下降时间tLH 。 在模拟环境中，有用的信号是幅度VA、压摆率SR、过冲 VOV、设置时间tSettle、带宽、相位等。
模拟测试波形
3. 模拟电路的测试
直流参数测量 不同电路的共同参数，例如I/O中的输出电压/电流变化率 、电流变化率、输入偏置电压/电流、输入/输出阻抗等。 各电路的特定待测项，如运算放大器的开环增益和单位 增益带宽等，电压调节器的线调整和负载调整等。
编号 1 2 参数 输出电流变化率 输出电压变化率 编号 9 10 参数 输入偏置电压 输入噪声
硬故障和软故障并无严格界限。如连线故障可建模为一 个电阻，电阻值小于（大于）无故障时电阻的1/10（10倍） ，则可认为是电阻型短路（开路）；电阻值介于两者之间则 可认为是参数型故障。
2. 模拟故障机理和故障模型

第八单元 模拟集成电路测试基础
1. 模拟电路特性
2. 模拟故障机理和故障模型
3. 模拟电路的测试
第八单元 模拟集成电路测试基础
1. 模拟电路特性
2. 模拟故障机理和故障模型
3. 模拟电路的测试
2. 模拟故障机理和故障模型
模拟电路可能的故障包括以下几方面。
材料方面 • • • • 裂痕 晶体缺陷 表面杂质 离子迁移 • • • • • • • • 制程方面 氧化层厚度 迁移率变化 杂质密度变化 扩散深度 介电常数 金属电阻率 未接触 灰尘 时间相关 • 绝缘介质击穿 • 电迁移 封装故障 • 接触不良 • 密封泄露
3. 模拟电路的测试

3. 模拟电路的测试

3. 模拟电路的测试
交流参数测试 交流参数测试指的是对电路的交流特性进行测试。交流 参数往往和频率、时间相关，包括带宽、相位、失真、噪声 等。 现在常用的测试仪器都内嵌有数字信号处理（DSP）模 块，通用的结构框图如下，核心单元是AWG和数字化仪。
2. 模拟故障机理和故障模型
软故障 “软故障”主要是改变相应器件的参数，例如的灰尘使 多晶硅连线变窄，导致其下沟道长度变短，MOS晶体管的器 件特性发生变化。 另一个例子时，大宽长比的管子做成并联结构，其中一 个小晶体管开路，不会导致电路整体功能失效，属于“软故 障”。
2. 模拟故障机理和故障模型
因此，在模拟信号测试时，需要考虑的参数会更多。
1. 模拟电路特性

1. 模拟电路特性

1. 模拟电路特性

1. 模拟电路特性
与上述负反馈类似的应用，包括锁相环（PLL）、自动 增益控制（AGC）、电源调节器等，必须通过专门的测量手 段来确定故障的具体原因。 复杂的因果关系 电路的非线性和反馈，导致电路的因果关系非常复杂， 另外，与信号参数相关的电路参数也会是因果关系复杂化。 某一单个器件故障可能会影响电路中的很多参数，因此，对 于模拟电路来说，确定故障向量是非常困难的，所以，大多 数情况下，仍然进行针对某一类模拟电路的专门测试，包括 专门的测试台和测试程序，很少有通用的模拟信号测试系统 存在。
待测芯片是Sallen-Key二阶低通滤波器，测试激励是一个 方波，对输出波形进行四点采样，如果采样点都在预先设定 的范围内，则认为待测器件合格，否则失效。
采样点 A B 对应参数 直流参数、输入偏差 压摆率、阻尼系数 采样点 C D 对应参数 过冲、阻尼系数、带宽 设置时间、直流增益
3. 模拟电路的测试
软故障可细分为“参数型故障”和“偏离型故障”。 参数型故障可以用来模拟对应器件参数的偏离影响。例 如电流镜偏置电流从预计的100 μA降至80 μA，或者灰尘使 对应器件的沟道长度从130 nm缩短至100 nm。 偏离型故障指的则是整体电路性能的改变。例如，可能 参数型故障，导致整个电路的工作频率从100 MHz降到了70 MHz，直流增益从80 dB降到了70 dB。在电路分析中，子电 路中的偏离型故障在整个电路中也许就是参数型故障。
信噪比和失真测量 信噪比（SNR：Signal Noise Ratio）是信号能量和噪声能 量的比率，代表信号的纯净度。噪声来源包括热噪声、闪烁 噪声、碰撞噪声、电源噪声、开关噪声和衬底噪声等。另外 ，失真也会导致SNR降低。
纯正弦信号激励得到的响应波形如下
3. 模拟电路的测试

3. 模拟电路的测试